水利工程論文-裂隙含水層井址選擇方法與經(jīng)濟(jì)分析.doc

水利工程論文-裂隙含水層井址選擇方法與經(jīng)濟(jì)分析摘要：地下水流過稀疏、狹窄裂隙的區(qū)域，含水和不含水鉆井位置常常相距僅在幾十米。在這些區(qū)域的鉆井成功率很低，因為有水的鉆井位置很少被發(fā)現(xiàn)，而且很難識別。利用映象和表面地球物理學(xué)的結(jié)合在鉆井位置選擇上的應(yīng)用，鉆井成功率有很大的提高。用這種方法對諸多的選址方法進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)利益評價，證明了地球表面物理學(xué)和航空攝影在這些區(qū)域的應(yīng)用是成功的，減少了近2倍的鉆井成本，提高了鉆井成功率，那是因為狹窄裂隙帶上覆蓋了好幾米厚的風(fēng)化土和植被被形象地刻畫出來。在井址選擇中起到了重要的指導(dǎo)作用，并收到了一定的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：裂隙含水層井址選擇方法經(jīng)濟(jì)分析前言在西非的許多地區(qū)，地下水非常貧乏，為尋找地下水就必須依靠地質(zhì)單元，因地下水的儲存和流動均限制在非滲漏巖床上的狹小裂隙里。該區(qū)域的鉆井成功率很低，枯井占很大的百分比。因此，利用了映象（衛(wèi)星航拍）和地球物理學(xué)方法確定鉆井位置，提高了鉆井成功率。但是不知道能否降低鉆井成本。在這篇論文里，我們對幾種鉆井位置選擇方法進(jìn)行了對比和經(jīng)濟(jì)效益分析。在加納的ATEBUBU行政區(qū)每年的降雨量接近140cm，70%的降雨來自長達(dá)5個月的雨季（ATEBUBU農(nóng)業(yè)局1996）。旱季期間，地表水從聚集地到使用地通常要搬運幾千米。由于污染家庭用的地表水是疾病的主要來源。地下水的應(yīng)用能夠改善社區(qū)的健康狀況，用水更加方便。開采地下裂隙水是唯一的途徑。但是這些地區(qū)被一層腐泥土覆蓋著，而且腐泥土由數(shù)米厚的肥沃風(fēng)化物質(zhì)組成。腐泥土覆蓋著古新世年代的長石砂巖和砂巖，除了斷層區(qū)外它的滲透性很差。通過稀少的露出地面的巖層里，我們觀測到很少破裂面超出5度頂角的裂隙。而且，表面裂隙沒有儲水條件，在眾多區(qū)域里，兩位置鉆到同樣的深度要小于40m（一般的距離小于70m）。一口井的出水量也不過10升/分多，就認(rèn)為是豐水井了。造成這種情況的原因之一是巖體完整，二是干旱的結(jié)果。但是在肥沃的泥土風(fēng)化層厚度通常是在2m到5m之間。在破裂帶上，深厚的風(fēng)化帶深度可達(dá)到20m左右，對利用1973年收集的黑白立體航空照片，和1993年收集的人造衛(wèi)星定位及跟蹤映象，聯(lián)合分析可以看出。線性黑暗地貌是灌木茂盛的綠色植被與淺薄的線性地形在映象上被識別。這些面部輪廓被看成一個可能存在巖床裂隙帶的暗示，有孔性和滲透性比周圍的區(qū)域要更大。茂密的植被可能是出自于一個深厚的風(fēng)化層，使得地下水的存儲的形成量要比鄰近的完整區(qū)域更大一些（SANDER等人，1997）。觀測地貌、植被和地表水不用映象或地球物理學(xué)也能知道地形起伏。但觀察的低洼地形不足1m。傳統(tǒng)上利用植被喜水性作為找水指示，包括daniella(daniellaolivieri)、kapok(ceibapentandra),和babao(adansoniadigitata)等地方，盡管我們認(rèn)為這些種類被看作是有利的指示，沒有辦法用數(shù)量來評價這一假設(shè)。大多數(shù)的棕櫚樹認(rèn)為是不重要，因為他們經(jīng)常是被種植供養(yǎng)以達(dá)到農(nóng)藝目的。在旱季期間不能干涸的表面水或者淺的人工鑿井是有利的指示。在旱季干涸的表面水或者淺的人工鑿井重要性不大，因為他們通常是低水量。再者深顏色的泥土覆蓋層，也不可能得到深水的指示。反而白蟻垛被顯示成與之關(guān)聯(lián)的潮濕土壤或深厚的風(fēng)化層(gustafsson1993)因此被認(rèn)為是有利的指示。甚至在注意這些表面特征、回顧這些照片和SPOT人造衛(wèi)星定位及跟蹤映象后，也只能在100m破裂帶常與厚的風(fēng)化層有關(guān)系，并在深處增強水的容量。頻率疇電磁的方法(hazeletal.1992；boeckh1992)用作更精確識別破裂帶特定范圍，因為它在電特性里，隨著風(fēng)化厚度和濕度的增加而敏感度較好。對于大多數(shù)地點，淺層電的傳導(dǎo)性(標(biāo)準(zhǔn)以20m水平距和垂直距)比深層電的傳導(dǎo)性大(標(biāo)準(zhǔn)以20m的范圍)。這是因為在數(shù)m厚的覆蓋層中的濕土壤比在干而少縫隙的地方電導(dǎo)率要好。電導(dǎo)率隨深度而增加的區(qū)域是在具有較深風(fēng)化層的洼地，深處電性測量對潮濕的覆蓋層靈敏而對基石不靈敏，而且常受到飽和斷裂區(qū)的風(fēng)化層的厚度的影響，這個儀表的研究深度對這種情況是足夠的。電導(dǎo)測量是在沿橫切面每10m或20m在垂直和水平方向進(jìn)行，斷裂帶由航空圖片和SPOT印象來識別的。最后位置的選擇基于人造衛(wèi)星定位和跟蹤映象、航空攝影、地球物理學(xué)、植被和地形學(xué)聯(lián)合考慮。實際上，地球物理學(xué)在決定什莫地方為最后的位置中起著主要的作用最強大的角色（一般以10m長為一個地球物理學(xué)的橫斷面）。在對于風(fēng)化層厚度超過5倍裂隙帶,這里用來解釋電磁學(xué)的方法不太有效。因為解釋方法的空間分辨率將不能充分識別破碎帶的位置。這種方法對地下水面的深度不是特別敏感,因為此解釋方法是尋找對地下水面以上的裂隙跡象認(rèn)為是有效的，即使地下水面的深度比電磁學(xué)研究的深度還要深。裂隙被浸透是很重要的，這是因為破碎橫斷排水區(qū)域的選擇是很重要的。只要肥沃的泥土風(fēng)化層在裂隙帶里形成，這種方法將也適用于廣泛的巖床巖石學(xué)而工作。當(dāng)完整區(qū)域上面風(fēng)化層厚度比電磁學(xué)調(diào)查研究深度大時這種方法將不能啟用。圖區(qū)實例。在電磁外形的頻率疇和鉆孔位置。傳導(dǎo)性隨深度增加的范圍用黑色陰影表示，成直線的外部輪廊與地球物理學(xué)連線都是用細(xì)點線表示的。在tintari的工程位置選擇是一個典型例子。社區(qū)以西1km處季節(jié)性的排水區(qū)域有幾條水道分支，那些水道分支在人造衛(wèi)星定位和跟及航空攝影都是可見的。航空攝影能精細(xì)的刻畫出面部輪廓形成在低壓表面附近,并測量出穿過排水區(qū)域的偏移量。形態(tài)學(xué)的偏移量不能呈現(xiàn)出一致的溪流彎曲，但是能更多的提示出結(jié)合處的十字交叉點。精確的偏移量是很難在地面上被識別，因為植被比較茂盛。兩個電磁橫斷面（距離40m）近似的與溪流平行被測出，且穿過并垂直于面部輪廓。用三個導(dǎo)電極能增加深度（圖2中細(xì)線和黑色陰影區(qū)）面部輪廓。并能定位相似通過路線偏移量的地貌特征。如一個3m高的白蟻土墩被定位在這些特征的附近。在電導(dǎo)隨深度而增加附近鉆出的一口井，通過空壓機抽水達(dá)9升/分，離開此井20m以外電導(dǎo)隨深度的增加而降低。為了檢驗電導(dǎo)隨深度增加而降低的依據(jù),在鉆孔外開鑿了三對附加的鉆孔井。對于每一對鉆孔地點，一個鉆孔地點是傳導(dǎo)性增加深度保持不變，另一個鉆孔地點40m的距離，測得此區(qū)域?qū)щ娦噪S深度減少而減?。▓D3）。導(dǎo)電性隨深度增加而降低或是保持不變的鉆孔地點是有水井（相對豐水井），導(dǎo)電性隨深度減小的鉆孔是枯水井，不能用于抽吸井。這些成對的干濕井地點在有利區(qū)域開鑿是通過映象識別的。無論如何，因為是在鉆井地點的附近（小于40m），映象和表面特征不能辨別哪個地點可能是豐水的。在鑿井之前，為了鑒別在每一對鉆孔中哪一個有可能是有水井，這就要求電磁測量具有較高的鑒別能力。圖電磁測量實例。兩個位置在三個社區(qū)的鉆孔，傳導(dǎo)性增加或者隨深度增加保持不變（陰影區(qū)域），傳導(dǎo)性隨深度增加而減少。安裝一臺水泵用空壓機抽水在10分鐘內(nèi)出水量為9-10升/分。這樣的鉆孔位置被認(rèn)為是成功的。盡管這是很拙劣的測試井出水量的一種方法，在干涸的井內(nèi)是不能實現(xiàn)的。但是用這種測試方法所取得的鉆